Математические расчеты говорят, что в течение нашей жизни в организме образуется около 6,5 квадриллионов клеток крови. Если бы каждая стволовая клетка, живущая в костном мозге, просто «превращалась» в один зрелый форменный элемент крови, например эритроцит или лейкоцит, то стоящая перед природой задача – обеспечить нас при рождении запасом стволовых клеток на всю жизнь – стала бы непосильной. Несмотря на их малый размер, общий вес такого количества клеток составил бы 6,5 тонн. Постоянно носить с собой 6,5 тонн деталей для регулярного обновления клеток крови было бы не очень эффективно. Поэтому природа придумала кое-что хитрое.
Дело в том, что стволовые клетки делятся так, что количество их «дочек» увеличивается в геометрической прогрессии. То есть каждая клетка делится на две, затем каждая ее «дочка» делится на две клетки и так далее. Через несколько делений дочерние клетки воспринимают биохимический сигнал организма и делают выбор, кем быть. Превращение потомков стволовой клетки в зрелые клетки крови называют дифференцировкой. Расчеты показывают, что в процессе деления и дифференцировки клеток-предшественниц всего из каждой стволовой клетки, данной нам к моменту рождения, формируется 30 миллиардов зрелых форменных элементов крови.
Как из стволовой клетки получаются эритроциты
Конечные форменные элементы крови, эритроциты, лейкоциты и тромбоциты, которые получаются в процессе дифференцировки, очень сильно отличаются как от своих прародительниц – стволовых клеток, так и друг от друга по форме, размеру и способностям, хотя происходят от одного и того же общего предка. Превращение стволовой клетки в зрелый форменный элемент крови называется дифференцировкой. Его можно представить как процесс превращения гусеницы в бабочку через стадию куколки. Промежуточные варианты клеток, то есть куколки, различимые на пути от стволовой к зрелой клетке крови, и называют клетками-предшественницами. Одновременно дифференцировку зрелых клеток из незрелых предшественников можно сравнить с процессом получения профессионального образования в колледже или университете. Пришедшие на первый курс с одинаковыми базовыми знаниями школьники (клетки-предшественники) в процессе обучения выбирают факультет или кафедру и приобретают уникальные профессиональные знания и умения, так что выпускник (зрелая клетка крови) полностью готов выполнять какую-то определенную работу, правда, утратив при это способность переучиваться и получать иные профессиональные навыки.
То есть стволовая клетка не только изменяется буквально до неузнаваемости в процессе дифференцировки, но ее дочки еще и приобретают уникальные способности, которых у стволовой клетки не было. Каков же механизм этого превращения?
Все разнообразие тканей и клеток в нас происходит от одной единственной